Cherenkov Telescope Array(CTA) 計画:全体報告 (20)
野田浩司（東大宇宙線研）
齋藤隆之, 手嶋政廣, 戸谷友則, 吉越貴紀 (東京大), 吉田龍生 (茨城大),井岡邦仁, 窪秀利 (京都大), 山本常夏 (甲南大), 田島宏康 (名古屋大),他 CTA Consortium
2021年9月13日

天文学会秋季年会＠オンライン

CTAConsortium
Consortium
CTA
３1か国>1500名東大 浅野勝晃, 阿部正太郎, 阿部日向, 粟井恭輔, 石尾一馬, 稲田知大,
宇宙線研 猪目祐介, 岩村由樹, 大石理子, Ellis R. Owen, 大岡秀行,(本講演著者）
大谷恵生, 岡崎奈緒, 加賀谷美佳, Emil Khalikov, Xiaohong Cui,小林志鳳, Albert K.H. Kong, 齋藤隆之, 櫻井駿介, 佐野栄俊,
青山大 佐藤優理, 柴田徹, 田中周太,澤田真理, Timur Dzhatdoev, 須田祐介, Marcel Strzys, 高田順平,山崎了, 吉田篤正
高橋満里, 高橋光成, 武石隆治, Thomas P. H. Tam, K.S.Cheng,,
茨城大 小原光太郎, 片桐秀明,千川道幸, Wenwu Tian, 手嶋政廣, 野田浩司, 野村亮介,野上優人, 柳田昭平, 吉田龍生
バクスター・ジョシュア・稜, 橋山和明, 林克洋, Daniela Hadasch,
大阪大 井上芳幸, 松本浩典
廣島渚, 広谷幸一, David C.Y.Hui, 深見哲志, 藤田裕,
北里大 村石浩
Ievgen Vovk, Pratik Majumdar, Daniel Mazin, 村瀬孔大, 吉越貴紀
京大基研 井岡邦仁, 石崎渉
東大理
大平豊, 鈴木寛大, 戸谷友則, 中山和則, 馬場彩
京大理 岡知彦, 川中宣太, 窪秀利,
東北大當真賢二, 林航平
田中孝明, 鶴剛, 寺内健太,
徳島大
折戸玲子
野崎誠也, ユ・ソクヒョン,
名大理
井上剛志, 立原研悟, 早川貴敬, 福井康雄, 山根悠望子, 山本宏昭
李兆衡
名大ISEE 奥村曉, 黒田裕介, Anatolii Zenin, 田島宏康, 芳賀純也, 藤川由衣,
熊本大 高橋慶太郎
若園佳緒里
KEK素核研 郡和範, 田中真伸
広大先理工 今澤遼, 木坂将大, 高橋弘充, 深沢泰司
甲南大 川島翔太郎, 川村孔明,
広大宇宙科学センター 水野恒史
塚本友祐, 山本常夏
宮崎大森浩二埼玉大 勝田哲, 佐々木寅旭,
山形大
郡司修一, 門叶冬樹, 中森健之
砂田裕志, 立石大, 寺田幸功
山梨学院大 内藤統也, 原敏
東海大 櫛田淳子, 佐々木陽香,
生天目康之, 西嶋恭司,
理研
井上進, Donald Warren, 榊直人, Maxim Barkov, Gilles Ferrand,
原田善規, 平松明秀
Haoning He, 長瀧重博
立教大
内山泰伸, 林田将明
2
早稲田大 片岡淳

CTA-Japan 134名

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大気チェレンコフ望遠鏡

Credit: https://www.cta-observatory.org/about/how-cta-works/

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Cherenkov Telescope Array• 大中小3口径の大気チェレンコフ望遠鏡を数十台設置、20GeVから300TeVのガンマ線を1桁よい感度で観測する国際共同実験• SNR、宇宙線/ニュートリノ起源、パルサー、AGN、GRB、背景赤外放射、DM対消滅など幅広い天文/天体物理・基礎物理をカバー• ガンマ線天体検出数を~200から1000以上に4

CTAサイト• 南半球サイト：チリ・パラナルのESOサイト
大0*-4、中14-25、小37-70台

来年2022年インフラ開始予定• 北半球サイト：スペイン・ラパルマ島ORM観測所
MAGIC望遠鏡と同じ場所に大4、中9-15台建設予定
大口径望遠鏡（LST）1号基は2018年完成
残りの2-4号基は2024年に建設完了予定

MAGIC望遠鏡（実物）CTA北サイトORM観測所の写真（CTA望遠鏡は想像図）

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大口径望遠鏡（LST）• 口径23m、20-300GeV領域を担当– Fermi-LATと近く相補的・天文向き– 背景赤外光（EBL）による遮蔽が小さい → 遠方天体（z~4まで）• 突発天体を重視、高速回転（180度/20秒）駆動系・電源系を装備
光学系も随時調整可能– GRBやニュートリノ・重力波のMMアラート追尾に最適• 1号基：2018年完成、2019年の試運転、2020年から安定観測開始
かに星雲・パルサー、AGNなどを観測– 2020年4-6月の中止の後、2020年中は少人数でMAGICとシフトを共有
今年からは半リモートでのシフト安定化・自動化へのよい試験– "試験なし"期間に予定通りに稼働した時間：~80%（悪天候を除く）
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LST1のAGN観測（2020-2021）
LST1 による活動銀河核の観測 2020-2021Q1• 近傍: Mrk501, Mrk421, 1ES1959+650 遠方: 1ES0647+250 (New), PG1553+113
q 近傍の活動銀河核 Mrk501, Mrk421, 1ES 1959+650
遠⽅の活動銀河 1ES0647+250(New), PG1553+113• qLSTによる観測を数億光年から50億光年へ拡張
q LSTによる観測を数億光年から 50億光年へ拡張
活動銀河核、ガンマ線バーストの観測を 120億光年まで拡張観測を⽬指す（宇宙年齢137億光年）• q活動銀河核、ガンマ線バーストの観測を120億光年まで拡張

LST1 +MAGIC CTA-LST prototype and MAGIC telescopes
Cross-calibration and combined analysis
3台観測
MAGIC-I

MAGIC-II• Cherenkov Telescope Array (CTA):

LST1MAGIC

LST-1- Next generation gamma-ray observatory, consistedof different sizes of telescopes- The prototype Large Size Telescope (LST-1) wasinaugurated in October 2018 in La Palma• LST-1 and MAGIC are close enough to observe the same air shower events:• γ線1つが作る空気シャワーは~100m径に• The MAGIC telescopes:
LST-1
1. Inter-telescope cross-calibration

m MAGIC-I- a system of two gamma-ray Cherenkov telescopes"#$~of thecurrent generation
à LST-1
estimatedenergies of gamma-candidate events are well correlated with MAGIC~ "$- operating in stereoscopic mode since 2009

光を落とす。複数望遠鏡で同時に見れば感度$m

2. Combinedof theairawayshowerevents- locatedanalysis
approximately
100 mfrom LST-1
向上（ステレオ観測）。2台より3、4台がよい

MAGIC-IIà First detection of an astronomical source, the Crab Nebula, with thecombined analysis

Rendering of CTA northern hemisphere site, La Palma (Spain)→ MAGICスケジュールをLSTと常に共有
Event-wise energy comparison

Angular distribution from the Crab Nebula

LST-1 estimated energy [GeV]• LST1とMAGICはトリガー情報を共有していないのでオフライン解析で対応を取る
LST-1– LST1とMAGICのエネルギー相関 Δ5%MAGIC-IIMAGIC-I
LST-1 + MAGIC
combined analysis

July/2021, ICRC 2021
– 3台でCrab Nebulaを観測、LST1による2

mean discrepancy= "% ± %%初のステレオ解析・検出（大谷ら、PoS(ICRC2021)724 参照）
MAGIC estimated energy [GeV]

Squared angular distance [&'( ! ] 8

LST1による突発天体観測• Crabなど試験観測以外に、サイトが同じなので同じ突発天体が観測可能
安定した突発天体観測システムが重要：LST1 Transient Handler (TH)
– 受信、分類/フィルタ、観測を望遠鏡に提案– 自動化は今後。将来のCTA THに向け経験蓄積• アラート種類：GRB（GCN）
高エネルギーニュートリノ、重力波、AGNフレアなど。
VOEventプロトコルを使用• 既にGRB 201216Cなど観測済。詳細は PoS (ICRC2021) 838• 観測戦略以外にもハードウェアの違いにより、強風下でも観測可能

今後数ヶ月でLST1での突発天体検出が期待できる中・小口径望遠鏡• 中口径望遠鏡（MST）– 口径11.5 m（Davies-Cotton）
0.17度 x 1764画素、視野7.5-7.7度• 中口径Schwarzschild-Couder
望遠鏡（SCT）– 9.7+5.4 m 2枚鏡、SiPMカメラ
0.067度 x 11k画素、視野7.6度

MSTSCT• 小口径望遠鏡（SST）– 4.3 + 1.8 m 2枚鏡（Schwarzschild-Couder）
SiPMカメラ、0.19度 x 2k画素、視野10.5度• 要素開発が進行中（SiPMカメラなど）
SST

SST用SiPMカメラ
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まとめ• CTA北半球サイトのLST1号基は順調に観測継続中• MAGIC望遠鏡2台を合わせた3台アレイとしての運用– クロス解析、観測プログラムをMAGICと協力して進行中• 望遠鏡の試験が終わり、突発天体観測の制御システムを整備• 2024年にLST4台建設完了、アレイ観測開始予定• 2025年以降、他の望遠鏡を含めた観測を予定

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